Die Drake-Gleichung
Die Drake-Gleichung oder auch Green Bank
Unser Sonnensystem ist nicht einmalig. Es wird andere ähnliche Sternsysteme in den Tiefen des Weltalls geben, die Bedingungen erfüllen, damit Leben entstehen kann.
Seit einigen Jahren beschäftigen sich auch die Wissenschaftler mit diesem Aspekt. Es hat sich sogar ein eigenes Forschungsgebiet, die Astro- oder Exobiologie herausgebildet.
Die Suche nach außerirdischen intelligenten Lebensformen begann 1960 mit dem Ozma-Projekt des Astronoms. Im selben Jahr treffen sich Wissenschaftler unterschiedlicher Disziplinen in Green Bank, West Virgina um über die Wahrscheinlichkeit extraterrestrischer Intelligenzen und die Suche danach zu diskutieren. Diese Konferenz kann man als Geburtsstunde von SETI bezeichnen. Frank Drake stellte anlässlich dieser Konferenz seine „Drake-Gleichung“ – die auch oft als Green-Bank-Formel bezeichnet wird – vor, mit der die Wahrscheinlichkeit außerirdischer technischer Zivilisationen unter Berücksichtigung verschiedener Einflussfaktoren geschätzt werden kann. Unter technischer Zivilisationen sind solche zu verstehen, die zumindest über Radiosignale kommunikationsfähig sind.
Die Drake-Gleichung – Eine Formel mit vielen Unbekannten
- (1) N = R * f(p) * n(e) * f(l) * f(i) * f(c) * L (Original der Green Bank- bzw. Drake Gleichung)
Eine andere Darstellungsform ist:
- (2) A = Z* * As * Zp * Ze * Al * Ai * Ak * L (abgewandelte Form)
Kurzbeschreibung
N bzw. A = Anzahl technischer Zivilisationen in unserer Milchstraße, die Radiosignale empfangen können
R = Bildungsrate geeigneter Sterne
Z* = Zahl der Sterne in unserer Galaxie
As = Anteil der Sterne, die für Planetensysteme geeignet sind
f(p) bzw. Zp = Anteil der Sterne (zu R) mit Planetensystemen
n(e) bzw. Ze = Anzahl / Anteil der Planeten in einer lebensfähigen Zone
f(l) bzw. Al = Anzahl / Anteil der Planeten (zu f(l) und Ze ) auf denen sich Leben entwickelt
f(i) bzw. Ai = Anzahl / Anteil der Planeten, auf denen sich intelligentes Leben entwickelt
f(c) bzw. Ak =Anteil der Planeten mit technologisch ausreichend entwickelten Zivilisationen, die kommunikationsfähig sind
L = Lebensdauer einer solchen Zivilisation
Die Gleichung (2) habe ich im Artikel „´Contact` Wo sind sie ?“ von Prof. Rudolf Kippenhahn in der Zeitschrift STAR OBSERVER 6/97 gefunden. Der Unterschied zwischen den Gleichungen liegt in den Variablen R, Z* und As :
In der Formel (1) wird über die Bildungsrate von „geeigneten“ Sternen die Anzahl geschätzt, während in Formel (2) als absoluter Schätzwert Z* die Anzahl der Sterne in unserer Milchstraße geschätzt wird. Die Variable As dient dazu den absoluten Schätzwert von Z* auf die „geeigneten“ Sterne zu reduzieren. Im folgenden noch einige Ergänzungen / Erläuterungen zu den einzelnen Einflussfaktoren:
N
Ist die Anzahl der technologischen Zivilisationen in unserer Galaxie, von denen wir Radiosignale empfangen können und somit im Rahmen der SETI-Projekte möglicherweise auch aufspüren.
R, Z* und As
Das Ergebnis dieser Einflussfaktoren soll die geeigneten Sterne ermitteln. Als geeignet erscheinen sonnenähnliche Sterne. Größere Sterne haben eine erheblich kürze Lebensdauer von einigen hundert Millionen Jahren bis hin zu nur wenigen Millionen Jahren. Unsere Sonne hat eine vermutliche Lebensdauer von 10 Milliarden Jahre. Die Schätzungen liegen für die Bildungsrate geeigneter Sterne (R) zwischen 1 und 20. Man geht davon aus, dass es in unserer Milchstrasse 100 Milliarden Sterne gibt (Z*), von denen 40 Milliarden Sterne für Planetensysteme geeignet sind (As).
(fp), Zp
Nachdem mittlerweile immer mehr exosolare Planeten entdeckt werden, vermuten die Astronomen, dass rund die Hälfte alle Sterne Planetensysteme bilden. Bei der restlichen Hälfte ist eine Planetenbildung ausgeschlossen, da diese entweder eine zu kurze Lebensdauer oder eine zu kleine Anziehungskraft besitzen. In die Gleichung könnte der Faktor 0,5 eingesetzt werden.
n(e), Ze
Die Planeten, auf denen sich Leben entwickeln könnte, müssten in der sogenannten „Ökosphäre“ des Sternes liegen. Dies ist der Bereich, indem sich – nach unseren irdischen Erkenntnissen – aufgrund biochemischer Gegebenheiten wie z.B. flüssiges Wasser überhaupt Leben entwickeln kann. Hier variieren die Schätzungen zwischen 1 und 0,001.f(l), As
Auf wie viel Planeten der Ökosphäre sich Leben bildet ist nur sehr schwer abzuschätzen. Es kann es sich hier nur um eine reine Schätzwerte handeln, da keinerlei naturwissenschaftlichen Erkenntnisse vorliegen. Bei den davor genannten Faktoren konnten die Schätzwerte zumindest auf eine wissenschaftlich orientierte Basis abgestellt werden. Die Schätzungen reichen von 0,1 (also jeder zehnte Planet innerhalb der Ökozone des Sternsystems) bis hin zu 1 (auf jedem Planeten innerhalb einer Ökozone entwickelt sich Leben).
F(i), Ai
Ob vorhandenes Leben sich zwangsläufig zu intelligenten Lebensformen fortentwickelt ist naturwissenschaftlich nicht zu untermauern. Die Meinungen der Astronomen und Astrobiologen reichen hier von äußerst unwahrscheinlich bis zu regelmäßig. Dies bedeutet, dass die Werte zwischen 0,00001 und 1 liegen. Verwendet werden in Betrachtungen häufig 0,25, 0,5 oder 0,75.
F(c), Ak
Wenn sich intelligente Lebensformen entwickelt haben stellt sich die Frage, ob diese eine Zivilisation entwickeln, die auch mittels Radiosignalen kommunikationsfähig ist. Für die Gleichung haben sich Werte zwischen 0,5 und 1 herausgebildet.
L
Die Lebensdauer einer technischen Zivilisation, die fähig ist Radiosignale zu senden und zu empfangen, ist gefährdet durch eigene Selbstzerstörung (z.B. Atomkrieg), Klimaveränderungen oder Asteroiden- oder Kometeneinschlag. Die Menschheit ist seit ca. 50 Jahren in der Lage Radiosignale zu senden und zu empfangen und entspricht somit technologischen Zivilisation im Sinne der Drake-Gleichung. Werte zwischen 100 Jahre (pessimistisch) und 10.000 Jahre (euphorisch) wurden zu Berechnungen bereits herangezogen.
Unser Sonnensystem ist nicht einmalig. Es wird andere ähnliche Sternsysteme in den Tiefen des Weltalls geben, die Bedingungen erfüllen, damit Leben entstehen kann.
Seit einigen Jahren beschäftigen sich auch die Wissenschaftler mit diesem Aspekt. Es hat sich sogar ein eigenes Forschungsgebiet, die Astro- oder Exobiologie herausgebildet.
Die Suche nach außerirdischen intelligenten Lebensformen begann 1960 mit dem Ozma-Projekt des Astronoms. Im selben Jahr treffen sich Wissenschaftler unterschiedlicher Disziplinen in Green Bank, West Virgina um über die Wahrscheinlichkeit extraterrestrischer Intelligenzen und die Suche danach zu diskutieren. Diese Konferenz kann man als Geburtsstunde von SETI bezeichnen. Frank Drake stellte anlässlich dieser Konferenz seine „Drake-Gleichung“ – die auch oft als Green-Bank-Formel bezeichnet wird – vor, mit der die Wahrscheinlichkeit außerirdischer technischer Zivilisationen unter Berücksichtigung verschiedener Einflussfaktoren geschätzt werden kann. Unter technischer Zivilisationen sind solche zu verstehen, die zumindest über Radiosignale kommunikationsfähig sind.
Die Drake-Gleichung – Eine Formel mit vielen Unbekannten
- (1) N = R * f(p) * n(e) * f(l) * f(i) * f(c) * L (Original der Green Bank- bzw. Drake Gleichung)
Eine andere Darstellungsform ist:
- (2) A = Z* * As * Zp * Ze * Al * Ai * Ak * L (abgewandelte Form)
Kurzbeschreibung
N bzw. A = Anzahl technischer Zivilisationen in unserer Milchstraße, die Radiosignale empfangen können
R = Bildungsrate geeigneter Sterne
Z* = Zahl der Sterne in unserer Galaxie
As = Anteil der Sterne, die für Planetensysteme geeignet sind
f(p) bzw. Zp = Anteil der Sterne (zu R) mit Planetensystemen
n(e) bzw. Ze = Anzahl / Anteil der Planeten in einer lebensfähigen Zone
f(l) bzw. Al = Anzahl / Anteil der Planeten (zu f(l) und Ze ) auf denen sich Leben entwickelt
f(i) bzw. Ai = Anzahl / Anteil der Planeten, auf denen sich intelligentes Leben entwickelt
f(c) bzw. Ak =Anteil der Planeten mit technologisch ausreichend entwickelten Zivilisationen, die kommunikationsfähig sind
L = Lebensdauer einer solchen Zivilisation
Die Gleichung (2) habe ich im Artikel „´Contact` Wo sind sie ?“ von Prof. Rudolf Kippenhahn in der Zeitschrift STAR OBSERVER 6/97 gefunden. Der Unterschied zwischen den Gleichungen liegt in den Variablen R, Z* und As :
In der Formel (1) wird über die Bildungsrate von „geeigneten“ Sternen die Anzahl geschätzt, während in Formel (2) als absoluter Schätzwert Z* die Anzahl der Sterne in unserer Milchstraße geschätzt wird. Die Variable As dient dazu den absoluten Schätzwert von Z* auf die „geeigneten“ Sterne zu reduzieren. Im folgenden noch einige Ergänzungen / Erläuterungen zu den einzelnen Einflussfaktoren:
N
Ist die Anzahl der technologischen Zivilisationen in unserer Galaxie, von denen wir Radiosignale empfangen können und somit im Rahmen der SETI-Projekte möglicherweise auch aufspüren.
R, Z* und As
Das Ergebnis dieser Einflussfaktoren soll die geeigneten Sterne ermitteln. Als geeignet erscheinen sonnenähnliche Sterne. Größere Sterne haben eine erheblich kürze Lebensdauer von einigen hundert Millionen Jahren bis hin zu nur wenigen Millionen Jahren. Unsere Sonne hat eine vermutliche Lebensdauer von 10 Milliarden Jahre. Die Schätzungen liegen für die Bildungsrate geeigneter Sterne (R) zwischen 1 und 20. Man geht davon aus, dass es in unserer Milchstrasse 100 Milliarden Sterne gibt (Z*), von denen 40 Milliarden Sterne für Planetensysteme geeignet sind (As).
(fp), Zp
Nachdem mittlerweile immer mehr exosolare Planeten entdeckt werden, vermuten die Astronomen, dass rund die Hälfte alle Sterne Planetensysteme bilden. Bei der restlichen Hälfte ist eine Planetenbildung ausgeschlossen, da diese entweder eine zu kurze Lebensdauer oder eine zu kleine Anziehungskraft besitzen. In die Gleichung könnte der Faktor 0,5 eingesetzt werden.
n(e), Ze
Die Planeten, auf denen sich Leben entwickeln könnte, müssten in der sogenannten „Ökosphäre“ des Sternes liegen. Dies ist der Bereich, indem sich – nach unseren irdischen Erkenntnissen – aufgrund biochemischer Gegebenheiten wie z.B. flüssiges Wasser überhaupt Leben entwickeln kann. Hier variieren die Schätzungen zwischen 1 und 0,001.f(l), As
Auf wie viel Planeten der Ökosphäre sich Leben bildet ist nur sehr schwer abzuschätzen. Es kann es sich hier nur um eine reine Schätzwerte handeln, da keinerlei naturwissenschaftlichen Erkenntnisse vorliegen. Bei den davor genannten Faktoren konnten die Schätzwerte zumindest auf eine wissenschaftlich orientierte Basis abgestellt werden. Die Schätzungen reichen von 0,1 (also jeder zehnte Planet innerhalb der Ökozone des Sternsystems) bis hin zu 1 (auf jedem Planeten innerhalb einer Ökozone entwickelt sich Leben).
F(i), Ai
Ob vorhandenes Leben sich zwangsläufig zu intelligenten Lebensformen fortentwickelt ist naturwissenschaftlich nicht zu untermauern. Die Meinungen der Astronomen und Astrobiologen reichen hier von äußerst unwahrscheinlich bis zu regelmäßig. Dies bedeutet, dass die Werte zwischen 0,00001 und 1 liegen. Verwendet werden in Betrachtungen häufig 0,25, 0,5 oder 0,75.
F(c), Ak
Wenn sich intelligente Lebensformen entwickelt haben stellt sich die Frage, ob diese eine Zivilisation entwickeln, die auch mittels Radiosignalen kommunikationsfähig ist. Für die Gleichung haben sich Werte zwischen 0,5 und 1 herausgebildet.
L
Die Lebensdauer einer technischen Zivilisation, die fähig ist Radiosignale zu senden und zu empfangen, ist gefährdet durch eigene Selbstzerstörung (z.B. Atomkrieg), Klimaveränderungen oder Asteroiden- oder Kometeneinschlag. Die Menschheit ist seit ca. 50 Jahren in der Lage Radiosignale zu senden und zu empfangen und entspricht somit technologischen Zivilisation im Sinne der Drake-Gleichung. Werte zwischen 100 Jahre (pessimistisch) und 10.000 Jahre (euphorisch) wurden zu Berechnungen bereits herangezogen.
Fazit:
Da im gesamten Kosmos offensichtlich die gleichen Naturgesetze gelten, bereits viele extrasolare Planeten entdeckt wurden und es bei 100 Milliarden Galaxien mit jeweils 100 Milliarden Sternen eine unermessliche Anzahl von Möglichkeiten gibt, glaube ich, dass eine Vielzahl von außerirdischen Lebensformen existiert. Ob wir auf Grund der Entfernungen jemals Kontakt zu einer außerirdischen Zivilisation aufnehmen können ist zweifelhaft. Selbst beim Enthusiastisches Modell dauert eine Antwort auf ein Signal 150 Jahre. Es sind dann bereits 300 Jahre vergangen, wenn unsere Antwort ankommt. Ich hoffe aber, dass eines Tages ein außerirdisches Signal entdeckt und entschlüsselt wird. Dies wäre letztlich der Beweis das wir nicht allein im All sind.
Da im gesamten Kosmos offensichtlich die gleichen Naturgesetze gelten, bereits viele extrasolare Planeten entdeckt wurden und es bei 100 Milliarden Galaxien mit jeweils 100 Milliarden Sternen eine unermessliche Anzahl von Möglichkeiten gibt, glaube ich, dass eine Vielzahl von außerirdischen Lebensformen existiert. Ob wir auf Grund der Entfernungen jemals Kontakt zu einer außerirdischen Zivilisation aufnehmen können ist zweifelhaft. Selbst beim Enthusiastisches Modell dauert eine Antwort auf ein Signal 150 Jahre. Es sind dann bereits 300 Jahre vergangen, wenn unsere Antwort ankommt. Ich hoffe aber, dass eines Tages ein außerirdisches Signal entdeckt und entschlüsselt wird. Dies wäre letztlich der Beweis das wir nicht allein im All sind.
© Matthias Voß